1. Kiểm tra và phân tích lý thuyết
Trong số 3van lốpmẫu do hãng cung cấp, 2 là van, 1 là van chưa qua sử dụng. Đối với A và B, van chưa được sử dụng sẽ được đánh dấu màu xám. Hình 1. Toàn diện. Mặt ngoài của van A nông, mặt ngoài của van B là bề mặt, mặt ngoài của van C là bề mặt, và mặt ngoài của van C là bề mặt. Van A và B được phủ các sản phẩm ăn mòn. Van A và B bị nứt ở các khúc cua, phần ngoài của khúc cua dọc theo van, miệng vòng van B bị nứt về phía cuối, giữa các bề mặt nứt trên bề mặt van A có dấu mũi tên trắng . Từ những điều trên, các vết nứt ở khắp mọi nơi, các vết nứt là lớn nhất và các vết nứt ở khắp mọi nơi.
Một phần củavan lốpCác mẫu A, B và C được cắt từ chỗ uốn cong và hình thái bề mặt được quan sát bằng kính hiển vi điện tử quét ZEISS-SUPRA55 và thành phần vi khu vực được phân tích bằng EDS. Hình 2 (a) cho thấy cấu trúc vi mô của bề mặt van B. Có thể thấy trên bề mặt có nhiều hạt trắng và sáng (được biểu thị bằng các mũi tên trắng trong hình) và phân tích EDS của các hạt trắng có hàm lượng S cao. Kết quả phân tích phổ năng lượng của các hạt trắng được thể hiện trong Hình 2(b).
Hình 2 (c) và (e) là các cấu trúc vi mô bề mặt của van B. Từ Hình 2 (c) có thể thấy rằng bề mặt gần như bị bao phủ hoàn toàn bởi các sản phẩm ăn mòn và các phần tử ăn mòn của sản phẩm ăn mòn bằng phân tích phổ năng lượng chủ yếu bao gồm S, Cl và O, hàm lượng S ở các vị trí riêng lẻ cao hơn và kết quả phân tích phổ năng lượng được thể hiện trong Hình 2(d). Trên hình 2(e) có thể thấy có các vết nứt vi mô dọc theo vòng van trên bề mặt van A. Hình 2(f) và (g) là các hình thái vi mô bề mặt của van C, bề mặt cũng được bao phủ hoàn toàn bởi các sản phẩm ăn mòn và các thành phần ăn mòn còn bao gồm S, Cl và O, tương tự như Hình 2(e). Nguyên nhân gây ra vết nứt có thể là vết nứt do ăn mòn ứng suất (SCC) từ quá trình phân tích sản phẩm ăn mòn trên bề mặt van. Hình 2(h) cũng là cấu trúc vi mô bề mặt của van C. Có thể thấy rằng bề mặt tương đối sạch và thành phần hóa học của bề mặt được phân tích bằng EDS tương tự như của hợp kim đồng, cho thấy van là không bị ăn mòn. Bằng cách so sánh hình thái vi mô và thành phần hóa học của ba bề mặt van cho thấy trong môi trường xung quanh có các môi trường ăn mòn như S, O và Cl.
Vết nứt của van B được mở ra thông qua thử nghiệm uốn và phát hiện vết nứt không xuyên qua toàn bộ mặt cắt ngang của van, nứt ở phía uốn cong và không nứt ở phía đối diện với phần uốn cong của van. Kiểm tra bằng mắt thường vết nứt cho thấy màu sắc của vết nứt tối, cho thấy vết nứt đã bị ăn mòn, một số phần của vết nứt có màu sẫm, điều này cho thấy sự ăn mòn ở những bộ phận này nghiêm trọng hơn. Vết nứt của van B được quan sát dưới kính hiển vi điện tử quét, như trong Hình 3. Hình 3 (a) cho thấy hình ảnh vĩ mô của vết nứt ở van B. Có thể thấy vết nứt bên ngoài gần van đã bị bao phủ bởi các sản phẩm ăn mòn, một lần nữa cho thấy sự hiện diện của môi trường ăn mòn trong môi trường xung quanh. Theo phân tích phổ năng lượng, thành phần hóa học của sản phẩm ăn mòn chủ yếu là S, Cl và O, hàm lượng S và O tương đối cao, như trong Hình 3(b). Quan sát bề mặt vết nứt, người ta thấy rằng mô hình phát triển vết nứt dọc theo loại tinh thể. Một số lượng lớn các vết nứt thứ cấp cũng có thể được nhìn thấy bằng cách quan sát vết nứt ở độ phóng đại cao hơn, như trong Hình 3(c). Các vết nứt thứ cấp được đánh dấu bằng mũi tên màu trắng trong hình. Các sản phẩm ăn mòn và mô hình phát triển vết nứt trên bề mặt vết nứt một lần nữa cho thấy đặc điểm của vết nứt do ăn mòn ứng suất.
Chỗ gãy van A chưa mở được, cắt bỏ một đoạn van (kể cả vị trí nứt), mài và đánh bóng phần trục van rồi dùng Fe Cl3 (5 g) +HCl (50 mL) + C2H5OH ( 100 mL) được khắc, cấu trúc kim loại và hình thái phát triển vết nứt được quan sát bằng kính hiển vi quang học Zeiss Axio Observer A1m. Hình 4 (a) cho thấy cấu trúc kim loại của van, đó là cấu trúc hai pha α+β, còn β tương đối mịn và dạng hạt và được phân bố trên ma trận pha α. Các kiểu lan truyền vết nứt tại các vết nứt theo chu vi được thể hiện trong Hình 4(a), (b). Do bề mặt vết nứt chứa đầy các sản phẩm ăn mòn nên khoảng cách giữa hai bề mặt vết nứt rất rộng và rất khó để phân biệt kiểu lan truyền vết nứt. hiện tượng phân cực. Nhiều vết nứt thứ cấp (được đánh dấu bằng mũi tên trắng trong hình) cũng được quan sát thấy trên vết nứt chính này, xem Hình 4 (c), và những vết nứt thứ cấp này lan truyền dọc theo hạt. Mẫu van bị ăn mòn được quan sát bằng SEM và phát hiện có nhiều vết nứt vi mô ở các vị trí khác song song với vết nứt chính. Những vết nứt nhỏ này bắt nguồn từ bề mặt và lan rộng vào bên trong van. Các vết nứt có sự phân nhánh và mở rộng dọc theo thớ gỗ, xem Hình 4 (c), (d). Môi trường và trạng thái ứng suất của các vết nứt vi mô này gần giống như của vết nứt chính, do đó có thể suy ra rằng dạng lan truyền của vết nứt chính cũng là dạng liên hạt, điều này cũng được xác nhận qua quan sát vết nứt của van B. Hiện tượng phân nhánh của vết nứt lại cho thấy đặc điểm nứt do ăn mòn ứng suất của van.
2. Phân tích và thảo luận
Tóm lại, có thể suy ra hư hỏng của van là do hiện tượng nứt ăn mòn ứng suất do SO2 gây ra. Nhìn chung, vết nứt do ăn mòn ứng suất cần phải đáp ứng ba điều kiện: (1) vật liệu nhạy cảm với ăn mòn ứng suất; (2) môi trường ăn mòn nhạy cảm với hợp kim đồng; (3) điều kiện căng thẳng nhất định.
Người ta thường tin rằng kim loại nguyên chất không bị ăn mòn do ứng suất và tất cả các hợp kim đều dễ bị ăn mòn do ứng suất ở các mức độ khác nhau. Đối với vật liệu đồng thau, người ta thường tin rằng cấu trúc hai pha có độ nhạy ăn mòn ứng suất cao hơn cấu trúc một pha. Trong tài liệu đã báo cáo rằng khi hàm lượng Zn trong vật liệu đồng thau vượt quá 20%, nó có độ nhạy cảm với sự ăn mòn do ứng suất cao hơn và hàm lượng Zn càng cao thì khả năng bị ăn mòn do ứng suất càng cao. Cấu trúc kim loại của vòi phun khí trong trường hợp này là hợp kim hai pha α+β, hàm lượng Zn khoảng 35%, vượt xa 20% nên có độ nhạy ăn mòn ứng suất cao và đáp ứng các điều kiện vật liệu cần thiết cho ứng suất nứt ăn mòn.
Đối với vật liệu đồng thau, nếu quá trình ủ giảm ứng suất không được thực hiện sau khi biến dạng gia công nguội, thì hiện tượng ăn mòn do ứng suất sẽ xảy ra trong điều kiện ứng suất phù hợp và môi trường ăn mòn. Ứng suất gây ra vết nứt do ăn mòn ứng suất nói chung là ứng suất kéo cục bộ, có thể là ứng suất tác dụng hoặc ứng suất dư. Sau khi lốp xe tải được bơm căng, ứng suất kéo sẽ được tạo ra dọc theo hướng trục của vòi phun khí do áp suất trong lốp cao, gây ra các vết nứt theo chu vi của vòi phun khí. Ứng suất kéo do áp suất bên trong của lốp gây ra có thể được tính đơn giản theo σ=p R/2t (trong đó p là áp suất bên trong của lốp, R là đường kính trong của van và t là độ dày thành của lốp). van). Tuy nhiên, nhìn chung, ứng suất kéo do áp suất bên trong lốp tạo ra không quá lớn và cần xem xét ảnh hưởng của ứng suất dư. Các vị trí nứt của vòi phun khí đều nằm ở phần uốn cong phía sau, rõ ràng là biến dạng dư ở phần uốn cong lớn và có ứng suất kéo dư ở đó. Trên thực tế, trong nhiều thành phần hợp kim đồng thực tế, vết nứt do ăn mòn ứng suất hiếm khi xảy ra do ứng suất thiết kế và hầu hết chúng là do ứng suất dư không được nhìn thấy và bỏ qua. Trong trường hợp này, ở phần uốn cong phía sau của van, hướng của ứng suất kéo do áp suất bên trong của lốp tạo ra phù hợp với hướng của ứng suất dư và sự chồng chất của hai ứng suất này tạo ra điều kiện ứng suất cho SCC. .
3. Kết luận và đề xuất
Phần kết luận:
Sự nứt củavan lốpchủ yếu là do nứt ăn mòn ứng suất do SO2 gây ra.
Gợi ý
(1) Truy tìm nguồn gốc môi trường ăn mòn trong môi trường xung quanhvan lốpvà cố gắng tránh tiếp xúc trực tiếp với môi trường ăn mòn xung quanh. Ví dụ, có thể phủ một lớp sơn chống ăn mòn lên bề mặt van.
(2) Ứng suất kéo dư của gia công nguội có thể được loại bỏ bằng các quy trình thích hợp, chẳng hạn như ủ giảm ứng suất sau khi uốn.
Thời gian đăng: 23-09-2022